特許 6116329 プラスチック材料粒状体を製造するための処理プラント始動方法、及び、プラスチック材料粒状体を製造するための処理プラント

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6116329

(24)【登録日】2017年3月31日

(45)【発行日】2017年4月19日

(54)【発明の名称】プラスチック材料粒状体を製造するための処理プラント始動方法、及び、プラスチック材料粒状体を製造するための処理プラント

(51)【国際特許分類】

   B29B 9/06 20060101AFI20170410BHJP

   B01J 2/20 20060101ALI20170410BHJP

【ＦＩ】

   B29B9/06

   B01J2/20

【請求項の数】16

【外国語出願】

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2013-84671(P2013-84671)

(22)【出願日】2013年4月15日

(65)【公開番号】特開2013-237265(P2013-237265A)

(43)【公開日】2013年11月28日

【審査請求日】2016年2月8日

(31)【優先権主張番号】12166130.0

(32)【優先日】2012年4月30日

(33)【優先権主張国】EP

(73)【特許権者】

【識別番号】501164665

【氏名又は名称】コペリオン ゲーエムベーハー

(74)【代理人】

【識別番号】100091867

【弁理士】

【氏名又は名称】藤田 アキラ

(74)【代理人】

【識別番号】100154612

【弁理士】

【氏名又は名称】今井 秀樹

(72)【発明者】

【氏名】ミヒャエル アールグリム

(72)【発明者】

【氏名】ハンス・ヨアヒム ゼーマン

(72)【発明者】

【氏名】クラウス カプファー

(72)【発明者】

【氏名】ペーター ムンケス

【審査官】 辰己 雅夫

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許第０４７５９８８９（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開平０６−０７９７２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０００８５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−０６３９３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−２２７８３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 欧州特許出願公開第０２６６００３５（ＥＰ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１３／０２８５２７６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許第０４２９９５５３（ＵＳ，Ａ）

【文献】 米国特許第０５０５９１０３（ＵＳ，Ａ）

【文献】 米国特許第０５０１７１１９（ＵＳ，Ａ）

【文献】 米国特許第０５０９８６３５（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開平０３−２１０３３５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２９Ｂ９／００−９／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

プラスチック材料粒状体を製造するための処理プラントを始動する方法であって、以下の工程、即ち、
− 以下を有する処理プラント（１）を備える工程であって、
−− スクリュー式射出成形機（３）と、
−− 前記スクリュー式射出成形機（３）用の電気駆動装置（１８）と、
−− 処理すべきプラスチック材料（２）を前記スクリュー式射出成形機（３）に供給するための計量装置（２４）と、
−− 前記スクリュー式射出成形機（３）の、プラスチック材料（２）の運搬方向（５）の下流に配置された、造粒装置（６）と、及び、
−− 制御装置（６７）とを有する、処理プラント（１）を備える工程と、
− 前記駆動装置（１８）によって前記スクリュー式射出成形機（３）を駆動する工程と、
− 前記計量装置（２４）によって、処理すべきプラスチック材料（２）を前記スクリュー式射出成形機（３）へ供給する工程と、
− 前記制御装置（６７）によって前記処理プラント（１）用に決定された少なくとも一つの測定信号を評価することによって、前記スクリュー式射出成形機（３）内にあるプラスチック材料（２）の少なくとも一つの運搬位置を決定する工程と、及び、
− 前記決定された少なくとも一つの運搬位置に応じて、造粒装置（６）を作動する工程と、を含む方法において、
前記造粒装置（６）を作動させるために予め定められた処理を開始する始動時間Ｔ_０が、前記制御装置（６７）によって前記少なくとも一つの測定信号を用いて決定されること、及び、
造粒水を供給するための造粒装置（６）の弁（４４）が、始動時間Ｔ_０から時間間隔ΔＴ_Ｗで作動されることを特徴とする、方法。

【請求項2】

造粒装置（６）のカッティング機構（６１）が、始動時間Ｔ_０から時間間隔ΔＴ_Ｇで作動されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

ΔＴ_Ｗ＞ΔＴ_Ｇが適用されることを特徴とする、請求項２に記載の方法。

【請求項4】

造粒装置（６）の噴霧機構（６２）によって霧状噴霧が生成されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。

【請求項5】

噴霧機構（６２）が、始動時間Ｔ_０から時間間隔ΔＴ_Ｓで作動されることを特徴とする、請求項４に記載の方法。

【請求項6】

ΔＴ_Ｇ＞ΔＴ_Ｓが適用されることを特徴とする、請求項５に記載の方法。

【請求項7】

時間間隔ΔＴ_Ｗ、ΔＴ_Ｇ、及び、ΔＴ_Ｓの少なくとも一つが、軸スピード、及び、計量速度の状態変数の少なくとも一つによって決定されることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。

【請求項8】

始動時間Ｔ_０が第１測定信号によって定められ、且つ、第２測定信号は、プラスチック材料（２）によって特定の運搬位置で生じた圧力を特徴づけており、前記第２測定信号が閾値Ｗ_ｐを越える時に、制御装置（６７）によって時間Ｔ_１が決定され、後の作動のために始動時間Ｔ_０、時間間隔ΔＴ_Ｗ、時間間隔ΔＴ_Ｇ、及び、時間間隔ΔＴ_Ｓの群のうち、少なくともひとつの作動変数が、前記時間Ｔ_１を用いて補正されることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。

【請求項9】

少なくとも一つの測定信号が駆動装置（１８）のトルクを特徴づけており、閾値Ｗ_Ｍが超過される時に、制御装置（６７）によって始動時間Ｔ_０が定められることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。

【請求項10】

少なくとも一つの測定信号が、プラスチック材料（２）によって特定の運搬位置で生成された圧力を特徴づけることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。

【請求項11】

閾値Ｗ_ｐが超過される時に、制御装置（６７）によって始動時間Ｔ_０が定められることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。

【請求項12】

閾値Ｗ_ｐが超過される時に、制御装置（６７）によって時間Ｔ_１が決定され、後の作動のために始動時間Ｔ_０、時間間隔ΔＴ_Ｗ、ΔＴ_Ｇ、及び、ΔＴ_Ｓの群のうち、少なくともひとつの作動変数が、前記時間Ｔ_１を用いて補正されることを特徴とする、請求項１０又は１１に記載の方法。

【請求項13】

− スクリュー式射出成形機（３）と、
− 前記スクリュー式射出成形機（３）を駆動するための電気駆動装置（１８）と、
− 処理すべきプラスチック材料（２）を前記スクリュー式射出成形機（３）に送るための、計量装置（２４）と、
− 前記スクリュー式射出成形機（３）の、プラスチック材料（２）の運搬方向（５）の下流に配置された、造粒水供給用の弁（４４）を有する造粒装置（６）と、
− 制御装置（６７）とを備えた、プラスチック材料粒状体を製造するための処理プラントにおいて、
前記制御装置（６７）が、
− 前記駆動装置（１８）によって前記スクリュー式射出成形機（３）が駆動可能であるように、
− 前記計量装置（２４）が、処理すべきプラスチック材料（２）をスクリュー式射出成形機（３）へ供給するために作動可能であるように、
− 前記スクリュー式射出成形機（３）内におけるプラスチック材料（２）の少なくとも一つの運搬位置が、処理プラント（１）用に決定された少なくとも一つの測定信号を評価することによって決定可能であるように、及び、
− 造粒装置（６）が、前記決定された少なくとも一つの運搬位置に応じて作動可能であり、造粒装置（６）を作動するために予め定められた処理を開始する始動時間Ｔ０が、前記制御装置（６７）によって前記少なくとも一つの測定信号を用いて決定可能であり、且つ、造粒水を供給する弁（４４）が、前記始動時間Ｔ_０から時間間隔ΔＴ_Ｗで作動可能であるように、
構成されることを特徴とする、処理プラント。

【請求項14】

駆動装置（１８）が、当該駆動装置（１８）のトルクを特徴づける少なくとも一つの測定信号を決定するための、少なくとも一つの測定機構（６９；６８）を備えていることを特徴とする、請求項１３に記載の処理プラント。

【請求項15】

プラスチック材料（２）によって特定の運搬位置で生じた圧力を特徴づける少なくとも一つの測定信号を決定するために、少なくとも一つの圧力測定機構（７１、７２）が備えられることを特徴とする、請求項１３又は１４に記載の処理プラント。

【請求項16】

造粒装置（６）が、霧状噴霧を生じるための噴霧機構（６２）を備えることを特徴とする、請求項１３〜１５のいずれか一項に記載の処理プラント。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

特許文献１の内容を参照することによって含む。

【0002】

本発明は、プラスチック材料粒状体を製造するための処理プラント始動方法に関連している。また本発明は、請求項１３のプレアンブル部（導入部）に記載のプラスチック材料粒状体を製造するための処理プラントに関連している。

【背景技術】

【0003】

プラスチック材料を処理するための処理プラントは、特許文献２から公知であり、始動するために始動弁が設けられている。処理すべきプラスチック材料は、スクリュー式射出成形機（screw machine）内で溶融されて、始動処理の最初において始動弁によって先ず排出される。排出されたプラスチック材料は、それが冷却され得る水を満たした冷却プールに到着し、次に処理される。始動処理の終わりには、前記始動弁は切り換えられるので、溶融プラスチック材料はそれ以上排出されないで、下流排出装置に到着する。この種類の排出装置は一般的には造粒装置であって、溶融プラスチック材料からプラスチック材料粒状体を製造する。先行技術から公知の、始動弁による始動は、始動処理中に排出されたプラスチック材料を、労力を要して処理しなければならず、且つ、高温により実質的な安全上の危険も存在することから不利である。

【0004】

水中ペレタイザーが特許文献３から公知であり、造粒水（granulating water）用制御弁が、押出しモータの信号に応じてタイマーによって作動する。バックアップとして、制御弁は、押出し室内に配置された圧力変換器によって更に且つ直接的に作動される。この公知のペレタイザーは始動が難しい。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】EP 12 166 130.0

【特許文献2】DE 102 00 192 A1

【特許文献3】US 4 759 889 A

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は、簡単で安全な始動処理を可能にする、プラスチック材料粒状体を製造するための処理プラントを始動するための方法をもたらすという課題に基づいている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

この課題は、請求項１の特徴構成を備えた方法によって解決される。この処理プラントは、始動弁を用いることなく直接的に始動される。このことは、スクリュー式射出成形機と造粒装置の間の処理プラントが全く始動弁を持たないか、又は、例えば既存の処理プラント内の、既存の始動弁が始動に用いられないことを意味する。造粒装置が、始動弁の介入無くスクリュー式射出成形機と連結されることが好ましい。処理プラントを始動する際には、造粒装置が正しく始動され、作動中障害が生じないことを確保しなければならない。特に、溶融した熱いプラスチック材料を、造粒装置を可動状態にする間に当該造粒装置に冷却造粒水と概ね同時に導入しなければならない。プラスチック材料導入が早すぎると、当該プラスチック材料は、造粒装置のカッティング機構を妨害する。他方で、プラスチック材料導入が遅すぎると、造粒装置の穿孔板のノズル開口部内でプラスチック材料が固化して詰まらせる。造粒装置が安全に作動されることを確保するためには、スクリュー式射出成形機内のプラスチック材料の、少なくとも一つの運搬位置が、始動処理中に決定され、処理プラント用に決定された少なくとも一つの測定信号が、制御装置によって評価される。スクリュー式射出成形機内におけるプラスチック材料の少なくとも一つの運搬位置が分かるので、造粒装置は、前記少なくとも一つの運搬位置と時間依存状態で作動可能である。プラスチック材料が、例えば、スクリュー式射出成形機内の特定の運搬位置に到達すると、始動処理、又は、造粒装置を作動状態にする処理が制御装置によって起動でき、したがって造粒装置を作動できる。このことは、作動中障害なく造粒装置も始動できるということを確保する。本発明に係る方法は、したがって始動処理を容易且つ安全に実行できる、というのも、始動弁を必要とせず、プラスチック材料を始動処理中に造粒装置によって除去するので、当該始動処理中には、熱いプラスチック材料が処理プラントの外に存在しないからである。

【0008】

始動時間Ｔ_０の決定は、造粒装置が、安全に且つ時間について予め設定された方法で作動状態にされることを確保する。予め設定された、始動処理の開始を表す始動時間Ｔ_０は、少なくとも一つの測定信号によって設定される。前記始動時間Ｔ_０から進行する、様々な時間間隔が設定可能であり、造粒装置の個々の構成要素又は機構が作動される。時間間隔ΔＴ_Ｗは、造粒水（granulating water）が、実質的に溶融プラスチック材料と同時に、造粒装置に又は造粒装置の穿孔板へ到達することを確保する。その結果、造粒装置が安全に作動状態へ移行されることを確保する、というのも、プラスチック材料が、穿孔板のノズル開口部を塞ぐことも、造粒装置のカッティング機構又は造粒刃を妨害することも無いからである。

【0009】

請求項２に記載の方法は、カッティング機構と、当該カッティング機構の造粒刃が、穿孔板の摩擦により過熱しないことを確保する。このために、特に造粒刃が、穿孔板に対して早く動きすぎないこと、且つ、前記穿孔板上を冷却されないで回転することが必要である。

【0010】

請求項３に記載の方法は、プラスチック材料が、ノズル開口部を塞がないことを確保する。

【0011】

請求項４に記載の方法は、造粒装置の始動と、作動状態への移行を単純化する。噴霧機構は、過熱の危険性なく穿孔板と造粒刃との早期の接触を可能にするので、前記穿孔板を通るプラスチック材料の流れが開始すると、プラスチック材料粒状体が迅速にカットされる。噴霧される水量は、ここでは造粒刃が穿孔板との摩擦によって過熱しないようにするのではなく、穿孔板だけが僅かに冷却されるように選択されるので、ノズル開口部の凍結又は閉塞を防ぐ。製造されたプラスチック材料粒状体は、噴霧器によって冷却されて、カッティング又は造粒フードの入口領域内で回収され得る。

【0012】

請求項５に記載の方法は、造粒装置が容易に作動状態へ移行することを確保する。噴霧機構は、前記始動時間Ｔ_０から進行する予め設定した方法で始動する。

【0013】

請求項６に記載の方法は、過熱の危険性を最小化する。

【0014】

請求項７に記載の方法は、造粒装置が安全に作動状態へ移行することを確保する。処理プラント又はスクリュー式射出成形機の現在の作動状態に応じて、時間間隔、又は、複数の時間間隔、ΔＴ_Ｗ、ΔＴ_Ｇ、及び／又は、ΔＴ_Ｓが決定されるので、少なくとも一つの決められた搬送位置から進行するプラスチック材料が、決められた時間に造粒装置に、又は、穿孔板に実際に到着することを確保する。決められた搬送位置から造粒装置又は穿孔板までプラスチック材料が必要とする時間間隔は、特に、スクリュー式射出成形機の軸スピードと、計量装置の計量速度とに依存する。これら状態変数のうち少なくとも一つを考慮に入れることによって、始動処理を最適化することが可能となる。

【0015】

請求項８に記載の方法は、無駄の無い、信頼性のある始動を確保する。時間Ｔ_１が、溶融物前面が穿孔板に到着する予想時間からずれている場合には、次に続く処理プラントの始動への始動処理の補正が、当該時間Ｔ_１を用いて実行され得る。例えば、時間Ｔ_１を用いることにより、始動時間Ｔ_０、時間間隔ΔＴ_Ｗ、時間間隔ΔＴ_Ｇ、及び／又は、時間間隔ΔＴ_Ｓが補正可能である。

【0016】

請求項９に記載の方法は、始動時間Ｔ_０を適切な方法で設定可能にする。始動処理中に、駆動装置によって与えられたトルク（回転力）が決定される。前記トルクは、例えば、駆動軸のうち一つにおいて与えられたトルクが、少なくとも一つのトルク測定機構によって測定されることで直接測定されるか、又は、処理プラントがトルクを測定するトルク測定機構を備えていない場合には、当該与えられたトルクは算出することが可能である。例えば、トルクは、消費した有効電力、又は、消費した駆動装置の電流から算出することが可能である。ここでは、与えられたトルクが定性的（質的）に決定されれば十分である。処理すべきプラスチック材料が、計量開始後にスクリュー式射出成形機に到着し、且つ、そこで溶解されて混練されると、スクリュー式射出成形機を駆動するのに必要なトルクは著しく増加する。このトルクの増加は、駆動装置によって与えられたトルクを特徴づける測定信号によって検出される。これは、例えば、トルク測定信号、有効電力測定信号、又は、電流測定信号であっても良い。前記測定信号が既定の閾値Ｗ_Ｍを超過すると、溶融プラスチック材料の溶融物前面は、スクリュー式射出成形機内の実質的に分かっている搬送位置に存在する。閾値Ｗ_Ｍの超過から、又は、関連する搬送位置から進むことで、次に始動時間Ｔ_０が設定可能となって造粒装置を作動状態へ移行する処理が始動する。前記始動点Ｔ_０を決定するために、前記閾値Ｗ_Ｍを測定信号自身と、又は、そこから導出された信号、例えば測定信号における時差（time change）と比較可能である。

【0017】

請求項１０に記載の方法は、スクリュー式射出成形機内の溶融プラスチック材料の搬送位置の決定を容易にさせる。このために、スクリュー式射出成形機は、処理部内の特定の搬送位置での圧力をモニターする、少なくとも一つの圧力測定機構を備えている。溶融プラスチック材料の溶融物前面が各圧力測定機構に到達した時には圧力が増加するので、溶融物前面が関連した搬送位置に到達したという事実を、関連した測定信号で検出することが可能である。搬送方向に沿った溶融物前面の進行をモニターするために、複数の圧力測定機構が、前記搬送方向に沿って配置されることが好ましい。

【0018】

請求項１１に記載の方法は、造粒装置を作動状態に移行する予め設定した処理を始動する、始動時間Ｔ_０を容易に設定することを可能にする。測定信号が閾値Ｗ_ｐを越えれば、これは、溶融物前面が圧力測定機構の関連した搬送位置に到達したことを意味する。前記閾値Ｗ_ｐの超過から進行することで、始動時間Ｔ_０を容易且つ安全に設定することができる。始動時間Ｔ_０を設定するために、閾値Ｗ_ｐは、測定信号自身と、又は、そこから導出された信号、例えば、測定信号における時差と比較可能である。

【0019】

請求項１２に記載の方法は、安全で信頼できる始動を確保する。処理プラントが圧力測定機構を備えていれば、これは、当該処理プラントの始動処理、又は、造粒装置を作動状態に移行する処理を最適化するために用いられ得る。このために、前記のようにして、駆動装置によって与えられたトルクを特徴づける測定信号によって、又は、決められた搬送位置での圧力を特徴づける測定信号によって、始動時間Ｔ_０を設定する。別の圧力測定機構が、穿孔板に近接して、好ましくは当該穿孔板の直前に配置されるので、溶融物前面が圧力測定機構に、又は、穿孔板に実際到着する時間Ｔ_１は、関連する測定信号によって決定可能である。時間Ｔ_１が、溶融物前面が穿孔板に到着する予想時間からずれる場合には、当該時間Ｔ_１を用いて、後の処理プラント始動への始動処理の補正が実行可能である。例えば、前記Ｔ_１を用いて、始動時間Ｔ_０、時間間隔ΔＴ_Ｗ、時間間隔ΔＴ_Ｇ、及び／又は、時間間隔ΔＴ_Ｓを補正可能である。

【0020】

本発明は、さらに、簡単で安全な始動処理を可能にするプラスチック材料粒状体製造用処理プラントをもたらすという課題に基づいている。

【0021】

この課題は、請求項１３の特徴構成を備えた処理プラントによって解決される。本発明に係る処理プラントの利点は、既に記載した本発明に係る方法の利点と同じである。前記処理プラント、又は、制御装置は、特に請求項２から１２の特徴構成によって発展され得る。

【0022】

請求項１４に記載の処理プラントは、プラスチック材料の少なくとも一つの搬送位置を簡単に決定することを確保する。駆動装置によって与えられたトルクの直接測定のために、少なくとも一つの測定機構は、例えば、トルク測定機構として構成されても良い。代わりに、前記少なくとも一つの測定機構は、駆動装置によって与えられたトルクが、少なくとも一つの測定信号から算出され得るように構成されても良い。このために、測定機構は、例えば、有効電力測定機構、又は、電流測定機構として構成されても良い。

【0023】

請求項１５に記載の処理プラントは、簡単に、プラスチック材料の特定搬送位置の決定を確保する。関連する測定信号を用いることにより、圧力の増加が検出されると、溶融プラスチック材料の溶融物前面は、圧力測定機構と関連した搬送位置にちょうど到達したところである。前記検出された搬送位置から進行し、次に造粒装置が作動される。

【0024】

請求項１６に記載の処理プラントは、簡単な始動処理を確保する。噴霧機構により、造粒刃は早く且つ過熱の危険性無く穿孔板上に動かされ得る。噴霧される水の量は、造粒刃が穿孔板との摩擦によって過熱されず、当該穿孔板が著しく冷却されることもないので、ノズル開口部の凍結又は閉塞を防ぐことを確保する。製造されたプラスチック材料粒状体は霧状噴霧によって冷却される。

【0025】

本発明の別の特徴構成、利点、及び、詳細は、次の複数の実施形態の記載から明らかになる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】二軸形スクリュー式射出成形機と造粒装置とを備えた、プラスチック材料粒状体を製造するための処理プラントの模式化した部分断面図である。

【図2】図１の二軸形スクリュー式射出成形機の断面を表した平面図である。

【図3】図１の断面線III-IIIに沿って二軸形スクリュー式射出成形機を通る断面図である。

【図4】閉鎖した造粒フードを備えた造粒装置の概略図である。

【図5】開放した造粒フードを備えた造粒装置の概略図である。

【図6】第１実施形態に係る処理プラントの、始動処理の時間図である。

【図7】第２実施形態に係る処理プラントの、始動処理の時間図である。

【図8】第３実施形態に係る処理プラントの、始動処理の時間図である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

本発明の第１実施形態を、図１から６を用いて以下に記載する。処理プラント１は、プラスチック材料２を処理するための二軸形スクリュー式射出成形機３と、当該プラスチック材料２の搬送方向５の当該スクリュー式射出成形機３下流に配置された、当該処理されたプラスチック材料２からプラスチック材料粒状体４を製造するための、造粒装置６とを備えている。

【0028】

前記二軸形スクリュー式射出成形機３は、互いに前後に配置され、ハウジング区間と呼ばれる多数のハウジング部分８、９、１０、１１で作られたハウジング７を備えている。ハウジング７内には、第１ハウジング内腔（ボア：bore）１２と、第２ハウジング内腔１３とが存在し、後者を通り抜けて、その関連軸１４、１５が互いに平行に進行する。前記ハウジング内腔１２、１３は、その断面が水平方向に８の形を有している。

【0029】

ハウジング内腔１２、１３内において、電気駆動装置１８によって回転可能に駆動され得る軸１６、１７が、各関連軸１４、１５に対して同心円状に配置される。前記駆動装置１８は、継手２０によって分岐ギア２１に結合された電気駆動モータ１９を有している。前記分岐ギア２１は、前記軸１６、１７に結合された二本の駆動軸２２を有している。前記軸１６、１７は、連結して（同速度で）回転するようにして、換言すると、軸１４、１５の周りを同じ回転方向に駆動される。軸１４、１５は、したがって、以下で回転軸とも呼ばれる。

【0030】

分岐ギア２１に隣接する第１ハウジング部分８上には、漏斗の形をした材料送り装置２３が配置され、処理すべきプラスチック材料２が、そこを通って計量装置２４によってハウジング内腔１２、１３に送られ得る。プラスチック材料２は、第１ハウジング部分８から最後のハウジング部分１１までハウジング７を通る搬送方向５へ搬送される。スクリュー式射出成形装置３は、搬送方向５に互いに前後に、送込み区間２５、溶融区間２６、混合区間２７、及び、排出区間２８を有している。継ぎ合わせ軸として構成された軸１６、１７上には、搬送方向５に互いに前後に、夫々互いに対として関連付けられた、第１スクリュー要素２９、３０、第１混練要素３１、３２、第２混練要素３３、３４、及び、第２スクリュー要素３５、３６が、夫々処理要素として配置されている。スクリュー要素２９、３０、３５、３６と混練要素３１、３２、３３、３４の両方が、互いに係合している、換言すると緻密にかみ合っている。

【0031】

造粒装置６は水中造粒装置として構成される。前記造粒装置６は、ハウジング７の端部に固定された造粒ヘッドハウジング３７を有している。前記造粒ヘッドハウジング３７内には、少なくとも一つの溝３８が形成され、それを通って溶融され且つ造粒されるべきプラスチック材料２が穿孔板３９へ送られ、当該穿孔板は、ハウジング７から離れた造粒ヘッドハウジング３７の側に取り付けられる。前記造粒ヘッドハウジング３７には、造粒フード４１の第１造粒部分フード４０も取り付けられている。よって、前記造粒ヘッドハウジング３７は、穿孔板３９及び第１造粒部分フード４０用キャリヤとして用いられる。前記穿孔板３９は、詳細に表示していないが多数のノズル開口部を有している。

【0032】

造粒水用送りライン４２は、造粒部分フード４０の下部領域において当該造粒部分フードに通じている。造粒フード４１に導入された造粒水は、造粒部分フード４０の上部領域において外に通じている排出ライン４３によって再度排出される。造粒水流は、送りライン４２内に配置された弁４４によって制御される。前記弁４４は、図４及び５中に概略的に示されているに過ぎない。排出ライン４３は、搬送方向５について穿孔板３９後方の造粒部分フード４０の外に通じている。造粒水を排出させるために出口弁４６が設置された出口管４５が、造粒部分フード４０内への送りライン４２の開口領域において後者から分岐する。スクリュー式射出成形機３、関連した駆動装置１８、及び、造粒装置６の今まで記載した部分は、基材上に静止配置され、且つ、支持体４７によって固定される。

【0033】

造粒装置６のうち、まだ記載していない部分が、駆動モータ５０によって長手方向４９にレール５１上を動くことのできる台車４８上に配置される。前記台車４８上には、刃軸ベアリング５５内に回転可能に装着された刃軸５４を、継手５３によって駆動する造粒駆動モータ５２が配置される。穿孔板３９に面する刃軸５４の端部に回転不能に取り付けられているのは刃ホルダとして用いられる刃ヘッド５６であり、放射状に外側に突出している造粒刃５７が、前記穿孔板３９に面する当該測定ヘッドの側に交換可能に固定される。

【0034】

穿孔板３９に面する刃軸ベアリング５５の側に固定されるのは、第２造粒部分フード５８であり、前記第１造粒部分フード４０と共に、前記造粒フード４１を形成する。造粒部分フード４０、５８は、造粒装置６を統合する際に互いに密着して支えあう接触面５９に相互に適合される。これを図４中に示す。造粒部分フード４０、５８は、統合された状態でロック機構６０によって固定され得る。

【0035】

造粒駆動モータ５２と、継手５３と、刃軸ベアリング５５を備えた刃軸５４と、ならびに、測定ヘッド５６（measuring head）であって当該測定ヘッド上に固定された造粒刃５７を備えた測定ヘッド５６とでカッティング機構６１を形成し、穿孔板３９を通って圧縮されたプラスチック材料鎖（綱、ひも：strand）を切断してプラスチック材料粒状体４を生成する。

【0036】

造粒装置６を作動状態に移行するために、後者は多数の噴霧ノズル６３を備えた噴霧機構６２を有している。噴霧ノズル６３は、刃軸ベアリング５５上の、カッティング機構６１の回転軸６４の周りに分散して、且つ、造粒刃５７の方向に配向して配置される。噴霧ノズル６３には、供給ライン６５によって噴霧水が供給される。噴霧水の供給を制御するために用いられる弁６６が、前記供給ライン６５内に配置される。

【0037】

処理プラント１を制御するために、当該プラントは制御装置６７を備えており、制御用に、造粒装置６と、駆動装置１８と、及び、計量装置２４と信号接続を有する。前記制御装置６７は、特に駆動モータ１９、５０と、造粒駆動モータ５２と、及び、弁４４、６６とを制御する。

【0038】

処理プラント１の始動処理と作動を制御するために様々な測定センサが設けられ、制御装置６７と信号接続を有して、処理プラント１を制御するために様々な測定信号を供給する。駆動装置１８は、駆動装置１８によって消費される有効電力Ｐ_Ｗを測定するために用いられる有効電力測定機構６８を備える。また、処理プラント１は、駆動装置１８とスクリュー式射出成形機３との間に配置された、トルク測定機構６９とスピード測定機構７０とを備えている。トルク測定機構６９は、駆動軸２２のトルクＭを測定するのに用いられ、スピード測定機構７０は、駆動軸２２の、又は、軸１６、１７の軸スピードＮを測定するのに用いられる。さらに、二つの圧力測定機構７１、７２が、ハウジング部分１０及び１１領域内のハウジング内腔１２、１３の一つに導入される。圧力測定機構７１、７２は、スクリュー式射出成形機３の処理部分内の、運搬位置Ｐ_１又はＰ_２での圧力ｐを測定する。圧力測定機構７１、７２は、例えば圧力スイッチとして構成される。

【0039】

第１実施形態に係る始動処理を、図６を用いて以下に記載する。処理プラント１は空の状態である。このことは、スクリュー式射出成形機３内にプラスチック材料２が存在しないことを意味する。スクリュー式射出成形機３を最初に始動する。このために、軸１６、１７を、時間Ｔ_Ｎから、駆動装置１８によって同一方向に回転駆動する。軸スピードＮがスピード測定機構７０によって測定され、関連した測定信号が制御装置６７に送信される。前記軸スピードＮに対応する測定信号が、図６中にＮと表示されている。

【0040】

次に、処理すべきプラスチック材料２が計量装置２４によって供給される。このために、処理すべきプラスチック材料２を調整可能な計量速度、ｄｍ／ｄｔで、材料送り装置２３を介してスクリュー式射出成形機３に供給する、計量装置２４が、時間Ｔ_Ｄに始動される。前記計量速度は、図６中にｄｍ／ｄｔと表示されている。

【0041】

供給されたプラスチック材料２は、それから送込み区間２５を通って溶融区間２６に運ばれて、そこで溶融される。溶融区間２６内で溶融されたプラスチック材料２は次に、プラスチック材料２の徹底的な混合と均質化を行う混合区間２７に到着する。プラスチック材料２の溶融物前面が運搬位置Ｐ_１に到達すると、前記運搬位置Ｐ_１においてハウジング内腔１２、１３の圧力ｐは増加し、これは圧力測定機構７１によって測定され得る。圧力測定機構７１に属する測定信号は、図６中にｐ（Ｐ_１）と表示されている。測定信号ｐ（Ｐ_１）は、制御装置６７内で評価され、閾値Ｗ_ｐ（Ｐ_１）と比較される。測定信号についてｐ（Ｐ_１）≧Ｗ_ｐ（Ｐ_１）が当てはまる場合には、これは、溶融物前面が運搬位置Ｐ_１に到達したことを意味する。関連した時間は、制御装置６７によって始動時間Ｔ_０として設定され、そこから予め定めた処理が開始して、造粒装置６を作動状態に移行させる。

【0042】

前記始動時間Ｔ_０から進行して、噴霧機構６２、又は、噴霧機構６２の弁６６が最初に、時間間隔ΔＴ_ｓで作動され、それにより噴霧ノズル６３は造粒フード４１内に霧状噴霧を生成する。また、始動時間Ｔ_０から時間間隔ΔＴ_Ｇで進行して、造粒装置６のカッティング機構６１が作動されて、穿孔板３９に対して置かれている造粒刃５７が造粒駆動モータ５２によって回転軸６４の周りを回転駆動される。ΔＴ_Ｇ＞ΔＴ_Ｓが適用されるのが好ましい。回転式造粒刃５７は、穿孔板３９との摩擦によって過熱しない程度まで、生成された霧状噴霧によって冷却される。熱い（加熱）プラスチック材料２が穿孔板３９に到達すると、プラスチック材料鎖が通常のとおりに穿孔板３９の後ろに生成され、造粒刃５７によって切断されてプラスチック材料粒状体４を作り出す。穿孔板３９が霧状噴霧によって僅かだけ冷却されるので、穿孔板３９のノズル開口部は閉塞しない。プラスチック材料粒状体４は霧状噴霧で冷却されて、造粒フード４１の送込み領域内に集まる。始動時間Ｔ_０から時間間隔ΔＴ_Ｗで進行して、弁４４が作動されて、造粒水が送りライン４２を送り方向７３に通って造粒フード４１へ導入される。そこではΔＴ_Ｗ＞ΔＴ_Ｇが適用されるのが好ましい。造粒水は、造粒フード４１内で上向きに偏向されて、始動処理、及び、造粒刃５７によって穿孔板３９上に生成したプラスチック材料粒状体４のせいで入口領域内にあるプラスチック材料粒状体４を運ぶ。前記粒状体／水の混合物は、次に排出方向７４に排出ライン４３を通って排出される。

【0043】

各時間間隔ΔＴ_Ｓ、ΔＴ_Ｇ、及び／又は、ΔＴ_Ｗが制御装置６７において予め決定され、軸スピードＮ、及び／又は、計量速度ｄｍ／ｄｔに応じて始動時間Ｔ_０の前に計算されることが好ましい。前記計算は、各時間間隔ΔＴ_Ｓ、ΔＴ_Ｇ、ΔＴ_Ｗが小さくなればなるほど、軸スピードＮがより大きくなる、及び／又は、計量速度ｄｍ／ｄｔがより大きくなるように、質的（定性的）に実行する。

【0044】

プラスチック材料２の溶融物前面が運搬位置Ｐ_２に到達したときに、当該運搬位置Ｐ_２にでのハウジング内腔１２、１３内の圧力ｐ（Ｐ_２）は増加する。圧力測定機構７２に属する測定信号は図６中にｐ（Ｐ_２）と表示している。測定信号ｐ（Ｐ_２）が制御装置６７に送られ、閾値Ｗ_ｐ（Ｐ_２）と比較される。測定信号に対し、そこでｐ（Ｐ_２）≧Ｗ_ｐ（Ｐ_２）が当てはまる場合、これは、プラスチック材料２の溶融物前面が運搬位置Ｐ_２に到達したことを意味する。制御装置６７は、関連した時間をＴ_１と定め、始動時間Ｔ_０から時間Ｔ_１までの関連した時間間隔ΔＴ_１を決定する。

【0045】

各時間間隔ΔＴ_Ｓ、ΔＴ_Ｇ、及び、ΔＴ_Ｗが、溶融物前面の推定進行スピードに基づいており、前記推定進行スピードが実際の進行スピードとずれることもあり得るので、後の始動処理は、時間Ｔ_１によって、又は、時間間隔ΔＴ_１によって最適化することが可能であり、各時間間隔ΔＴ_Ｓ、ΔＴ_Ｇ、及び／又は、ΔＴ_ＷがＴ_１又はΔＴ_１に応じて適合されて始動処理を最適化する。

【0046】

図７を用いて本発明の第２実施形態を以下に記載する。第１の実施形態とは対照的に、処理プラント１は運搬位置Ｐ_２にのみ圧力測定機構７２を備えており、運搬位置Ｐ_１には圧力測定機構を備えていない。したがって、運搬位置Ｐ_１はもはや直接測定することはできず、始動処理中に推定しなければならない。このために、トルク測定機構６９の測定信号が制御装置６７において評価される。トルク測定機構６９に属する測定信号は、図７中にＭで表示している。供給されたプラスチック材料２が溶融区間２６内で溶融され、混合区間２７内で均質化される際に、スピードＮを維持するのに必要なトルクＭは著しく増加する。トルクＭのこの増加は、測定信号Ｍによって検出され、当該測定信号Ｍは閾値Ｗ_Ｍと比較される。そこで測定信号にＭ≧Ｗ_Ｍが当てはまる場合、これは、制御装置６７によって溶融物前面が運搬位置Ｐ_１に到達したと解釈される。制御装置６７は、既に記載したように、各時間間隔ΔＴ_Ｓ、ΔＴ_Ｇ、及び、ΔＴ_Ｗが実行し始める始動点Ｔ_０を定める。運搬位置Ｐ_１の到達がトルクＭのみを用いて推定できるので、時間Ｔ_１、又は、時間ΔＴ_１による作動変数Ｔ_０、ΔＴ_Ｓ、ΔＴ_Ｇ、及び／又は、ΔＴ_Ｗの補正は非常に重要となる。一つの圧力測定機構７２のみが必要となるので、処理プラント１は単純で信頼性の高い構造を有する。処理プラント１の別の構造、及び、別の機能様式については、第１の実施形態を参照されたい。

【0047】

図８を用いて本発明の第３実施形態を以下に記載する。第１の実施形態とは対照的に、処理プラント１は運搬位置Ｐ_２にのみ圧力測定機構７２を備えており、運搬位置Ｐ_１には圧力測定機構を備えていない。その上、処理プラント１は、駆動装置１８によって与えられるトルクＭを直接測定するためのトルク測定機構を備えていない。運搬位置Ｐ_１の到達は、駆動装置１８によって消費された有効電力Ｐ_Ｗによって決定される。駆動装置１８の始動後の回転スピードＮは概ね一定なので、消費された有効電力Ｐ_Ｗは、駆動装置１８によって与えられたトルクＭに質的に相当する。消費された有効電力Ｐ_Ｗは有効電力測定機構６８によって測定されて、関連する測定信号が制御装置６７に送られる。有効電力測定機構６８に属する測定信号は、図８中にＰ_Ｗと表示している。測定信号Ｐ_Ｗは、制御装置６７によって評価され、閾値Ｗ_Ｍと比較される。そこで測定信号に対しＰ_Ｗ≧Ｗ_Ｍが当てはまる場合には、これは、制御装置６７によって溶融物前面が運搬位置Ｐ_１に到達したと解釈される。制御装置６７は、既に記載したようにして始動時間Ｔ_０を定める。始動時間Ｔ_０から進行して、造粒装置６は記載したようにして作動状態に移行される。トルク測定機構６９が必要でないので、処理プラント１は単純な構造を有する。処理プラント１の別の構造、及び、別の機能様式については、先の実施形態を参照されたい。

【0048】

本発明に係る処理プラント１、及び、本発明に係る方法により、簡単で安全な始動が可能となる。前記始動は、始動弁の必要なく、又は、既に存在している始動弁を用いることなく直接的に実行する。前記始動は、本発明に係る処理プラント１及び本発明に係る方法における処理プラント１の測定信号の解析によって専ら制御されるので、計量の開始後に、穿孔板３９方向へのプラスチック材料２の流量が決定され得る、このことは、穿孔板３９を通るプラスチック材料２の流量と、前記穿孔板３９上での造粒刃５７の接触ならびに回転と、カッティング又は造粒フード４１への造粒水の送りとが、所望の時系列で行われることを意味する。このことは、始動弁の機能が不要であり、それゆえにこれが省略可能となることを約束する。

【0049】

制御装置６７において予め定められた時間間隔ΔＴ_Ｓ、ΔＴ_Ｇ、及び、ΔＴ_Ｗが、処理すべきプラスチック材料２ならびに配合に応じて定められることが好ましい。圧力測定機構７２により、処理プラント１又は造粒装置６の始動が、プラスチック材料２ならびに配合に応じて継続的に改善され得るので、後の最適化された始動処理中には、プラスチック材料粒状体廃棄物の発生が減る。圧力測定機構７２ができるだけ穿孔板３９の近くに配置されるのが好ましい。これは、例えば図１中に示すように、溝３８のうち一つの圧力を測定するために、最後のハウジング部分１１の端部に、又は、穿孔板３９直前の造粒ヘッドハウジング３７内に存在してもよい。溶融プラスチック材料２が粘稠であればあるほど、溶融物前面の局在化がいっそう容易にできるので、必要に応じて混合される例えば過酸化物のような粘度低下材料が、造粒装置６の順調な始動の後、最初に追加される。

【0050】

本発明に係る方法は、圧力を増すためにスクリュー式射出成形機３の下流に配置された溶融物ポンプを使用する際にも適用可能である、というのも、この溶融物ポンプの時間制御された始動処理によって、造粒装置６前の溶融物前面の滞留時間だけが、特定の期間だけ延長され、この期間は、前記造粒装置６が作動状態に移行された時に付加的に考慮に入れることができるからです。本発明に係る方法は、水中造粒装置内で切断可能な全てのポリマー、特に、ポリプロピレン、ポリエチレン、スチレンブタジエンゴム、又は、類似のスチレンポリマー類、又は、ブタジエンコポリマー類に対して用いることができる。

【0051】

原則的に、溶融物前面の時間経過が、スクリュー式射出成形機３の処理部分、必要に応じて存在する溶融物ポンプ、及び／又は、選別装置に沿って、及び、穿孔板３９直前の造粒ヘッドハウジング３７内に設置された、あらゆる数の圧力測定機構によってモニタできる。後の始動処理は、作動変数の補正によって自動的に最適化され、例えば、篩の変更、穿孔板の変更、又は、処理要素の消耗によって生じ得る状態変更に適合させることが可能となる。

【0052】

本発明に係る方法は、噴霧機構無しで造粒装置６に用いることもできる。穿孔板３９内のノズル開口部の凍結又は閉塞を防止するために、予め定められた作動処理によって、造粒水が造粒フード４１へ入る前に穿孔板３９を通る最小のプラスチック材料２の流れが既に生じていることを確保しなければならない。したがって、プラスチック材料２が穿孔板３９に到達すれば、所望の時間範囲内に造粒水が造粒フード４１に入るように、時間間隔ΔＴ_Ｗを選択しなければならない。始動処理は噴霧機構６２によって単純化可能であり、且つ、造粒刃５７上のプラスチック材料凝集物の形成が確実に防止できる。噴霧機構６２は、穿孔板３９と造粒刃５７との早期の接触を可能にし、且つ、プラスチック材料２の流れが開始すると、プラスチック材料粒状体４が迅速に切断されて、霧状噴霧内で冷却されることを保証する。噴霧される水の量は、ここでは、造粒刃５７が穿孔板３９との摩擦によって過熱されないように、しかしノズル開口部の凍結を防ぐために当該穿孔板３９を著しく冷却しないように選択される。造粒刃５７を穿孔板３９表面に載るまで当該穿孔板３９方向に動かす駆動モータ５０が、噴霧機構６２の作動と共に作動される。噴霧機構６２又はカッティング機構６１の作動は、穿孔板３９に溶融物前面が到着する数秒前に実行するべきである。低粘性ポリマー溶融物の場合には、必要に応じて、噴霧機構６２を駆動装置１８の始動によって前もって作動することができる。

【0053】

製造物の変更がある時には、新たな始動のために先ず処理プラント１を空にしなければならない。

【0054】

本発明に係る方法は、あらゆるスクリュー式射出成形機において、例えば、同一方向に回転し、緻密にかみ合った、多軸形押出し機、又は、二軸形押出し機、単軸形押出し機、又は、連続ミキサにおいて用いることが可能である。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】